如何理解OpenWRT上的SquashFS 和 OverlayFS 机制，它们何区别？以OpenFi 5Pro为例讲解这两者之间的关系，以及Linux的squashfs固件类型
很多同学不理解squashfs固件类型到底是什么概念，也分不清overlay是什么意思，那今天就正好加班写个文章详细说说这两者的关系，正好利用手头上的OpenFi 5Pro作为演示，它就运用了经典的SquashFS 文件系统,看看它们究竟存在什么关系。
1. SquashFS 和 OverlayFS 机制
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SquashFS 分区：SquashFS 是一种只读的压缩文件系统，用于存储固件的核心系统文件（例如
/bin,/sbin,/lib,/etc等）。由于 SquashFS 是只读的，文件无法被直接修改，因为SquashFS 中的数据是以压缩的形式存在的，只有系统启动时才会把他解压出来放到内存当中去让系统读取，这就是为什么它不能被修改，如果他能被修改，那么每次关机之前都要对他进行压缩，如果系统直接断电，岂不是直接崩溃？ -
OverlayFS 分区：为了支持文件的修改和持久化，OpenWRT 使用 OverlayFS，它是一个联合挂载文件系统，将一个只读的底层文件系统（SquashFS）与一个可读写的上层文件系统（通常是 JFFS2 或 F2FS）结合在一起。上层文件系统通常被称为
overlay分区，当文件被修改的时候他就会立马被写入到overlay里去，区别就在于他是不用压缩的，也就是说你的文件是6kb，那么他就占用overlay的6kb空间，所以你在软件安装界面看到的剩余空间其实就是overlay的剩余空间。
2. 文件修改和保存原理
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当系统启动时，内核会首先挂载只读的 SquashFS 文件系统作为根文件系统（
/rom）。 -
然后，内核会创建并挂载一个可读写的
overlay分区（一般挂载在/overlay）。 -
OverlayFS 将这两个分区结合在一起，并将其挂载为最终的根文件系统
/，在该根文件系统上进行所有操作时，系统会呈现出读写状态。 -
当热然它们都是被挂载在内存当中的，当文件发生改变时系统才会把他们写入flash。
文件修改时的行为：
- 读取操作：当系统尝试读取一个文件时，首先会在
overlay分区（可写层）查找。如果文件不存在，则会从SquashFS分区（只读层）读取。 - 写入操作：当系统尝试修改一个文件时，该文件会被复制到
overlay分区。此后，对该文件的修改操作都只会作用在overlay分区，SquashFS上的原始文件不会受到影响。 - 新增文件：如果创建了一个新文件，它会直接被写入
overlay分区。
3. 分区布局示例
以下是 OpenFi 5Pro上的分区布局（flash大小为64MB）：
root@OpenFi:~# df -h
Filesystem Size Used Available Use% Mounted on
/dev/root 14.0M 14.0M 0 100% /rom
tmpfs 248.7M 780.0K 247.9M 0% /tmp
/dev/mtdblock6 46.8M 1.9M 44.9M 4% /overlay
overlayfs:/overlay 46.8M 1.9M 44.9M 4% /
tmpfs 512.0K 0 512.0K 0% /dev
观察Mounted on一列：
/rom: 只读的 SquashFS 文件系统，它的大小就是固件的大小。/overlay: 可读写的分区，用于保存修改，也就是用户的数据。/: 最终的根文件系统，由 OverlayFS 组合而成。- 为什么**
/overlay** 和 **/**的大小一样？其实很容易理解，我们看看flash的分区情况：
root@OpenFi:~# cat /proc/mtd
dev: size erasesize name
mtd0: 00030000 00010000 "bootloader" # 192 KB 引导分区
mtd1: 00010000 00010000 "config" # 64 KB 参数配置分区
mtd2: 00010000 00010000 "factory" # 64 KB 存一些出厂的MAC地址、无线校准参数等等
mtd3: 03f00000 00010000 "firmware" # 63 MB 这里就是存系统文件的分区了
mtd4: 002b769e 00010000 "kernel" # 2.72 MB firmware里的内核分区
mtd5: 03c48962 00010000 "rootfs" # 60.77 MB firmware里的文件系统分区
mtd6: 02ec0000 00010000 "rootfs_data" # 46.75 MB rootfs里的overlay分区（rootfs的大小减去固件的大小）
- 也就是说其实
/dev/mtdblock6对应的就是以上的rootfs_data，而overlayfs:/overlay就是挂载到/dev/mtdblock6上的overlayfs文件系统，他们本来就是一个东西啊。
4. 检查你的设备 overlay 使用情况
用以下命令检查 overlay 分区的挂载情况和使用情况：
df -h
比如上面的例子里得到以下结果：
5. overlay 分区删掉会发生什么？
答案是：“恢复出厂设置。。。”
此操作会清空所有的用户修改和新增文件，重启后系统会恢复到刷机时的默认状态。
6. 哪些行为会保存文件到 overlay 中
- 当用户或者系统使用
UCI的时候都会将配置文件保存到overlay中，比如：
uci set system.@system[0].hostname='OpenFi'
uci commit
- 用户安装的ipk应用程序
- 再或者用户或者程序创建的除了
tmp临时目录以外的所有文件都会保存到overlay当中去。
如何给openwrt扩容？
- 既然我们知道了overlay的作用是存储用户的数据，那么我们只需要将overlay的位置转移到内存更大的地方去，就能实现扩容。当然了，前提是你的flash还有未应用的空间，或者你有外置的存储设备可以被openwrt识别。
- 具体的扩容方法其实有很多教程，具体可以自行搜索。比如用cfdisk工具进行修改等。
总结:
- 不可修改的文件：保存在 SquashFS 中，无法被直接修改。
- 被修改和新增的文件：保存在
overlay分区中，这部分是可读写的，会在系统重启后保留修改。
为什么要选择这种机制？
squashfs一般用于小闪存的机器中，这种分区布局设计使得 OpenWRT 可以在很小的闪存中存储一个几十MB甚至更大的系统文件，同时得益于内存优越的读写速度，使得系统可以非常流畅的运行。这也是 OpenWRT 使用 SquashFS 文件系统的一个主要原因。